工频为什么是50或60HZ

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工频交流电的分类

工频交流电的分类

工频交流电的分类
工频交流电,又称工频电源,是一种特殊类型的电流,它的频率和波形是工频。

这种电流广泛应用于家庭、工业、商业等各个领域。

工频交流电之所以如此命名,是因为其频率通常是50Hz或60Hz,取决于不同国家和地区的电网标准。

工频交流电可以根据不同的分类标准进行分类。

首先,根据波形,可以分为正弦波和非正弦波两类。

正弦波是最常见的工频交流电波形,它的波形呈正弦曲线形状,具有完美的对称性和规律性。

而非正弦波则具有较为复杂的波形,其幅度和频率都可能随着时间而变化。

其次,根据相数,可以分为单相交流电和三相交流电两类。

单相交流电是指在电力系统中只有一相电流的交流电,通常用于家庭和办公室等场合。

而三相交流电则是指在电力系统中有三相电流的交流电,每相之间有一定的相位差,通常用于工业和商业等场合。

此外,工频交流电还可以根据电压、电流的有效值、相位等参数进行分类。

不同的分类标准在应用中具有不同的意义和用途。

例如,正弦波交流电在国内外得到广泛应用,其波形、有效值、相位等都符合标准,可以用数学公式描述。

而非正弦波交流电则可以分为多种类型,如方波、三角形波、梯形波等,它们在不同的应用场景中具有不同的优缺点。

总之,工频交流电是一种重要的电力能源,其分类方法有多种。

通过对其分类的研究和应用,可以更好地了解工频交流电的特性和应用范围,促进其在各个领域的广泛应用和持续发展。

如何测量工频电磁辐射(工频磁场)

如何测量工频电磁辐射(工频磁场)

如何测量工频电磁辐射(工频电磁场)
电磁辐射源产生的交变电磁场可分为性质不同的两个部分,其中一部分电磁场能量在辐射源周围空间及辐射源之间周期性地来回流动,不向外发射,称为感应场;另一部分电磁场能量脱离辐射体,以电磁波的形式向外发射,称为辐射场。

中国电力工业(包括民用和工业用电)的标准频率定为50赫兹,也有一些国家的电力工业的标准频率为60赫兹,因此通常所说的工频指50或者60赫兹(50/60Hz)。

由于工频的频率很低,不足产生对外传播的电磁波,是一种感应场,因此,测量工频电磁辐射,更确切的说法应该是测量工频电磁场,测量的是工频电场强度及工频磁场强度。

工频电磁场主要来自电力系统的电磁辐射,包括高压输变电系统中的线路、变电站,家里的电吹风、电视机、电脑、电冰箱、手机等电器周围。

测量工频电磁场,应尽量选用具有全向性探头的综合场强仪,如COLIY E300电磁场强度分析仪,具有很好的测量精度和强大的数据处理功能,在测量时不必调整探头方向,精度高达±1dB,满足国家标准《GB8702-88电磁辐射防护规定》中对电磁辐射测量仪(场强仪)的要求。

此外,国家环境保护部在输变电工程环境影响评价技术规范中规定,居民区输变电工程工频电场强度的推荐限值为4千伏/米。

工频磁感应强度限值是0.1毫特(即100微特)。

50hz60hz的区别

50hz60hz的区别

为什么我国的电源是采用50Hz的,而外国有的国家采用60Hz的电源?我国在制定此标准时是依据什么呢?50Hz和60Hz电源的优点、缺点在哪里?两者对负载的功率有没有影响?另外,机场和飞机上又为什么采用400Hz的电源?其实50H和60HZ的区别不是很大,没有实质性的问题。

不过是发电机的转速略有差别。

选择50HZ 或60HZ,在一个国家里,总得一致。

应当引起人们关注的倒是,为什么要采用50HZ或60HZ,而不是更高或更低。

在电气系统里,频率是一个很重要的基本要素,并不是随意确定的。

这一个问题看起来简单,实际上是一个比较复杂的问题,涉及的方面比较多,从原理上追朔,应当从麦克斯韦发现了经典电磁理论、赫兹为麦克斯韦的理论添上了至关重要的一笔、法拉第的法拉第电磁感应定律及其世界上第一台电磁感应发电机、英国工程师瓦特金首先制出了电动机,法国人皮克希制成了发电机、西门子发现了发电机的原理,发明了发电机,这是发电机领域的第一例实际应用等说起。

此后人们发现总结出来的定理为,周期性地改变方向的电流叫做交流电,电流发生1个周期性变化的时间叫做周期,每秒电流发生变化的次数做频率,单位是赫兹(为了纪念赫兹的贡献)。

交流电的频率为50(60)赫,电流方向每秒钟发生50(60)个周期性的变化,每秒改变的次数为100(120)次。

电动机是根据通电线圈在磁场中转动的基本原理制成的。

如果将电动机线圈两端加两个铜制滑环及分别与滑环接触的两个电刷就成为交流发电机(原理)。

发电机是实现将机械能转化为电能的装置,需要原动机拖动。

频率大小的确定与发电机、电动机及变压器等的构造、材料等有关。

50赫的两极发电机的同步转速是3000转/分,而如果频率上升一倍达到100赫,那么同步转速将会是6000转/分。

如此高的速度将会给发电机的制造带来很多问题,特别是转子表面的线速度太高,必将大大限制容量的增加。

另外,从使用角度看,频率过高,使得电抗增加,电磁损耗大,加剧了无功的数量。

工频和高频-工频和高频课件

工频和高频-工频和高频课件

等。这些设备利用工频交流电的特性,实现对电动机的精确控制,提高
生产效率和产品质量。
高频的实际应用案例
无线通信
高频(GHz级别)在无线通信领域中发挥着重要作用。无线局域网(WLAN)、蓝牙、 Zigbee等无线通信技术都工作在高频段,可以实现高速数据传输和低延迟通信。
雷达与卫星通信
高频信号具有较好的穿透能力和分辨率,因此在雷达和卫星通信领域中得到广泛应用。高 频信号能够穿透复杂环境和障碍物,实现精确的目标探测和定位。
域。
适用范围
工频适用于大功率、低频率的场 合,而高频适用于小功率、高频
率的场合。
发展趋势
随着技术的发展,工频和高频的 应用场景也在不断变化和扩展。 未来,工频和高频将会有更多的
交叉应用和融合发展。
04
工频与高频的发展趋势
工频的发展趋势
数字化
随着数字化技术的普及,工频领域正逐步实现数字化转型,提高 生产效率和降低成本。
03
工频与高频的比较
工作原理的比较
工作原理
工频是指电网的工作频率,通常 为50Hz或60Hz,而高频则是指 电路中电流的工作频率较高,通
常在kHz到MHz的范围内。
交流与直流
工频是交流电的工作频率,而高频 可以是交流电或直流电。
波形
工频的波形是正弦波,而高频的波 形可以是方波、正弦波、三角波等。
工频的特点
总结词
工频具有稳定、可靠、经济实惠等特点。
详细描述
由于工频是电力系统中的标准频率,因此它具有高度的稳定性和可靠性。此外, 由于工频电力的普及和规模化效应,工频电力相对经济实惠,适合于大多数工 业和家庭应用。
工频的应用场景
总结词
工频主要应用于工业、家庭和商业领域。

为什么会有直流电和交流电?频率为什么是50hz?白话科普专业知识

为什么会有直流电和交流电?频率为什么是50hz?白话科普专业知识

为什么会有直流电和交流电?频率为什么是50hz?白话科普专业知识展开全文交流电和直流电的区别交流电即交变电流,大小和方向都随时间做周期性变化的电流。

直流电则相反。

电网公司一般使用交流电方式送电,但有高压直流电用于远距离大功率输电、海底电缆输电、非同步的交流系统之间的联络等高压直流输电方式与高压交流输电方式相比,有明显的优越性.历史上仅仅由于技术的原因,才使得交流输电代替了直流输电.下面先就交流电和直流电的主要优缺点作出比较,从而说明它们各自在应用中的价值.高压直流输电交流电的优点主要表现在发电和配电方面:利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便地把机械能(水流能、风能……)、化学能(石油、天然气……)等其他形式的能转化为电能;交流电源和交流变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比,造价大为低廉;交流电可以方便地通过变压器升压和降压,这给配送电能带来极大的方便.这是交流电与直流电相比所具有的独特优势.直流电的优点主要在输电方面:①输送相同功率时,直流输电所用线材仅为交流输电的2/3~l/2直流输电采用两线制,以大地或海水作回线,与采用三线制三相交流输电相比,在输电线载面积相同和电流密度相同的条件下,即使不考虑趋肤效应,也可以输送相同的电功率,而输电线和绝缘材料可节约1/3.如果考虑到趋肤效应和各种损耗(绝缘材料的介质损耗、磁感应的涡流损耗、架空线的电晕损耗等),输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线的截面积的1.33倍.因此,直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半.同时,直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单,线路走廊占地面积也少.②在电缆输电线路中,直流输电没有电容电流产生,而交流输电线路存在电容电流,引起损耗.在一些特殊场合,必须用电缆输电.例如高压输电线经过大城市时,采用地下电缆;输电线经过海峡时,要用海底电缆.由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器,在交流高压输线路中,空载电容电流极为可观.一条200kV的电缆,每千米的电容约为0.2μF,每千米需供给充电功率约3×103kw,在每千米输电线路上,每年就要耗电2.6×107kw·h.而在直流输电中,由于电压波动很小,基本上没有电容电流加在电缆上.③直流输电时,其两侧交流系统不需同步运行,而交流输电必须同步运行.交流远距离输电时,电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差;并网的各系统交流电的频率虽然规定统一为50HZ,但实际上常产生波动.这两种因素引起交流系统不能同步运行,需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整,否则就可能在设备中形成强大的循环电流损坏设备,或造成不同步运行的停电事故.在技术不发达的国家里,交流输电距离一般不超过300km而直流输电线路互连时,它两端的交流电网可以用各自的频率和相位运行,不需进行同步调整.④直流输电发生故障的损失比交流输电小.两个交流系统若用交流线路互连,则当一侧系统发生短路时,另一侧要向故障一侧输送短路电流.因此使两侧系统原有开关切断短路电流的能力受到威胁,需要更换开关.而直流输电中,由于采用可控硅装置,电路功率能迅速、方便地进行调节,直流输电线路上基本上不向发生短路的交流系统输送短路电流,故障侧交流系统的短路电流与没有互连时一样.因此不必更换两侧原有开关及载流设备.在直流输电线路中,各级是独立调节和工作的,彼此没有影响.所以,当一极发生故障时,只需停运故障极,另一极仍可输送不少于一半功率的电能.但在交流输电线路中,任一相发生永久性故障,必须全线停电.另外提醒一下:在直流输电系统中,只有输电环节是直流电,发电系统和用电系统仍然是交流电.什么是交流电的周期?发电机的基本原理是导线在磁场中做切割磁感线的运动从而产生电流。

工频电磁场相关资料

工频电磁场相关资料

工频电磁场简介工频电磁场(power frequency electromagnetic field)是由50~60Hz动力电系统产生的电磁场,工频是指其工作频率,它是由各种电压等级的输电线及各种用电器所产生的一种频率为50Hz(美国、加拿大等为60Hz)的极低频电磁场,其波长达6000km。

工频电磁场为感应场,该区域内的电场与磁场无固定关系,且分别与人体耦合,在人体中产生感应电流。

工频电磁场主要来源工频电磁场的主要来源是高压输电线及电力设备。

如高压输电线路、高压变电站、电气化铁道、大容量的工频电力设备等。

升压变压器、高压传输线周围有较强的电场,大功率电器及其电源线附近有较强的磁场。

表1 不同高压电力线结构的最大电场强度值表2 不同电力设施所产生的工频电磁场强度和人体可接受的强度值我国输配电系统的分类我国输配电系统的电压等级的组成:特高压:1000千伏。

超高压:750千伏、500千伏、330千伏。

高压:220千伏、110千伏、35千伏。

中压:10千伏。

低压:380/220伏。

工频电磁场的危害工频电磁场辐射对人体的危害是极低电磁场辐射的范畴,主要以电场辐射形式作用于人体。

对生物体的作用主要是热效应和非热效应。

对长期作业于工频电磁场辐射的维修、巡检等作业人群调查发现其神经衰弱症候群的发生率增加,心电图出现P-R时间延长、Q-T间期缩短以及外周血微核增高等改变。

长时间接受较低强度射频辐射,可引起慢性辐射综合症的若干表现,一般为某些生理功能紊乱,也可有生化指标的变动。

对神经系统的影响是反应最敏感和最常见的表现,神经衰弱综合征如头痛、头昏、疲劳、乏力、睡眠障碍和记忆力减退,此外长伴有手足多汗、脱发、易激动等症状;往往伴有胸闷、心悸、心前区不适和疼痛。

我国工频电磁场现行执行的标准国家环境保护部在输变电工程环境影响评价技术规范中规定,居民区输变电工程工频电场强度的推荐限值为4千伏/米。

工频磁感应强度限值是0.1毫特(即100微特)。

风机工频与变频运行标准

风机工频与变频运行标准
风机工频和变频运行都是在风力发电系统中常见的运行方式,
它们都有各自的标准和规范。

首先,让我们来看一下风机工频运行的标准。

在工频运行模式下,风机的发电机以固定的频率(通常为50Hz或60Hz)运行,这
是传统的发电方式。

在这种模式下,风机的转速是固定的,通常通
过齿轮箱将风机的转速提高到发电机所需的转速。

工频运行的标准
通常包括了对发电机、齿轮箱、控制系统等方面的要求,以确保在
固定频率下运行时的安全性、稳定性和效率。

其次,我们来看一下风机变频运行的标准。

在变频运行模式下,风机的发电机通过变频器可以实现可变的频率运行,这样可以更好
地适应风力的变化,提高发电效率。

变频运行的标准通常涉及到变
频器的选型和控制、发电机在变频运行下的性能要求、对电网的影
响等方面的规定,以确保风机在变频运行下能够稳定、高效地发电,并且对电网不会造成不利影响。

总的来说,风机工频和变频运行都有各自的标准和规范,这些
标准和规范旨在确保风机在不同运行模式下能够安全、稳定、高效
地运行,并且符合电力系统的要求。

同时,这些标准和规范也在不断地更新和完善,以适应风力发电技术的发展和变化。

50HZ来源

为什么我国的电源是采用50Hz的,而外国有的国家采用60Hz的电源?我国在制定此标准时是依据什么呢?50Hz和60Hz电源的优点、缺点在哪里?两者对负载的功率有没有影响?另外,机场和飞机上又为什么采用400Hz的电源?其实50H和60HZ的区别不是很大,没有实质性的问题。

不过是发电机的转速略有差别。

选择50HZ或60HZ,在一个国家里,总得一致。

应当引起人们关注的倒是,为什么要采用50HZ或60HZ,而不是更高或更低。

在电气系统里,频率是一个很重要的基本要素,并不是随意确定的。

这一个问题看起来简单,实际上是一个比较复杂的问题,涉及的方面比较多,从原理上追朔,应当从麦克斯韦发现了经典电磁理论、赫兹为麦克斯韦的理论添上了至关重要的一笔、法拉第的法拉第电磁感应定律及其世界上第一台电磁感应发电机、英国工程师瓦特金首先制出了电动机,法国人皮克希制成了发电机、西门子发现了发电机的原理,发明了发电机,这是发电机领域的第一例实际应用等说起。

此后人们发现总结出来的定理为,周期性地改变方向的电流叫做交流电,电流发生1个周期性变化的时间叫做周期,每秒电流发生变化的次数做频率,单位是赫兹(为了纪念赫兹的贡献)。

交流电的频率为50(60)赫,电流方向每秒钟发生50(60)个周期性的变化,每秒改变的次数为100(120)次。

电动机是根据通电线圈在磁场中转动的基本原理制成的。

如果将电动机线圈两端加两个铜制滑环及分别与滑环接触的两个电刷就成为交流发电机(原理)。

发电机是实现将机械能转化为电能的装置,需要原动机拖动。

频率大小的确定与发电机、电动机及变压器等的构造、材料等有关。

50赫的两极发电机的同步转速是3000转/分,而如果频率上升一倍达到100赫,那么同步转速将会是6000转/分。

如此高的速度将会给发电机的制造带来很多问题,特别是转子表面的线速度太高,必将大大限制容量的增加。

另外,从使用角度看,频率过高,使得电抗增加,电磁损耗大,加剧了无功的数量。

50HZ和60HZ哪个好?50HZ和60HZ的区别

50HZ和60HZ哪个好?50HZ和60HZ的区别大家平时家里用的电是50Hz的,Hz是赫兹的缩写,代表一秒钟电流周期性变换方向的次数,50Hz表示1秒钟电流有50个周期,方向改变100次。

世界上有些国家,例如英美用的是60Hz的交流电,因为采用的是十二进制,什么12星座、12小时、12先令等于1英镑等等。

后来的国家都采用十进制了,所以频率是50Hz。

当然还有某奇葩的漆器国,东边用50Hz,西边用60Hz。

总体来说50Hz和60Hz差别不大,以下就用50Hz代表吧。

那为什么要选用50Hz的交流电,而不是5Hz或400Hz呢?先说频率低了会怎么样吧。

频率最低就是0,也就是直流。

史上最经典的就是爱迪生和特斯拉的直流交流大战,爱迪生为了证明特斯拉的交流电有危险,用交流电电死了若干动物,其中还包括一头大象,爱老先生也是蛮拼的~(客观上说,同样的电流大小下,人体耐受直流电的时间是要长于耐受交流电的时间,跟心室震颤什么的有关系,也就是交流电更危险)不过最后爱迪生还是输给了特斯拉,凭借交流电方便改变电压等级的优势,交流电战胜了直流电。

在输送功率相同的情况下,提高电压,送电电流就能减小,消耗在线路上的能量就能降低。

而直流电当时无法变压,发电机出口端电压只有几百伏,为了减少损耗,只能减少送电功率和距离,所以爱迪生当时建的电厂有点像现在的分布式电源,到处都是。

直流送电另一个问题是难以开断,直到现在这个问题还困扰着直流输电。

我们平时在拔一些电器的插销时,还会打电火花。

直流输电的问题同电火花一样,当电流大到一定程度时,这个电火花是无法熄灭的,我们称之为“电弧”。

对于交流电而言,电流会改变方向,因而有电流过零的时刻,利用这个小电流时间点,我们可以通过灭弧装置切断线路电流。

但直流电流方向不会改变,没有这个过零点,我们想要灭弧就难了。

直流讲明白了,那低频交流,比如5Hz的交流电有什么问题呢?一是变压器效率的问题。

变压器是靠原边的磁场变化,感应到副边升压或降压的。

工频为什么是50或60HZ讲解


站用交直流一体化电源系统技术规范 Q/GDW 576—2010
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电网频率大小
欧洲、非洲、澳洲、南美洲的南部、亚洲的大部分区域、 日本东部及俄国,这些地区的交流电频率都是50 Hz (接近于科学音调记号法下的音符G1,是低三个八度的 G);而北美洲、南美洲的北部、日本西部及台湾,这 些地区都使用60Hz交流电(大约在音符B♭1与B1之间)。
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商业竞争
2、最终标准(50Hz/60Hz)并非技术上的最有频率 技术分析表明,根据20世纪上半叶的实践情况,40 Hz可能是最好的选择,也确实有很多 系统采用了40 Hz。 •德国早期的劳芬--法兰克福联网系统采用的是40 Hz(1891年,输电距离长达175公里) • 英格兰东北部电网在20世纪20年代成立英国国家电网之前也一直使用40 Hz •意大利也是使用40 Hz系列(42 Hz) •匈牙利也是接近使用40 Hz(412/3 Hz) 但该频率最终没能成为标准,显然技术不是唯一的原因。设备制造商和电网经营者起到了 决定性的的作用。
深圳泰昂能源科技股份有限公司Fra bibliotek频率过高
一是线路和设备的损耗增加。 输电线路、变电设备、用电设备,都是有电抗的,电抗与频率成正比,频率越 高,电抗越大,消耗的无功就越大,能传递的有功功率就越少。目前50Hz输电线路 的电抗约0.4欧姆,约是电阻的10倍,如果提高到400Hz,那电抗将是3.2欧姆,约是 电阻的80倍。对于高压输电线路,降低电抗是提高输电功率的关键。与电抗相对应 的还有容抗,容抗和频率成反比,频率越高,容抗越小,线路的泄漏电流越大。
欧洲历时40余年推行50 Hz标准 德国电机和变压器生产商VDE公司推荐25 Hz和50 Hz两项标准,到1914年放弃了 25Hz,全力推动50 Hz。 同时,爱迪生德国公司设立的AEG公司19世纪末首次建造德国的发电设施,采用 50Hz,之后依托其垂直垄断力,携手在欧洲推行50 Hz标准,历时40余年,直到二 战之后才真正形成。 美国西屋公司强推60 Hz标准 兼有制造和运行交流供电技术优势的西屋公司,在1890年后力推60 Hz的较高频率 的标准(相对25 Hz低频交流的频率标准),在美国系统沿用至今。 1893年,美国GE公司曾计划按照其爱迪生系的频率标准在加州部分供电系统采用 50 Hz。但迫于竞争压力,最终(1948)屈从于西屋的60 Hz标准
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频率过低
频率最低就是0(直流)。爱迪生和特斯拉的直流交流大战。凭借交流电方便改 变电压等级的优势,交流电战胜了直流电。在输送功率相同的情况下,提高电压, 送电电流就能减小,消耗在线路上的能量就能降低。而直流电当时无法变压,发电 机出口端电压只有几百伏,为了减少损耗,只能减少送电功率和距离,所以爱迪生 当时建的电厂有点像现在的分布式电源。 直流送电另一个问题是难以开断,直到现在这个问题还困扰着直流输电。我们 平时在拔一些电器的插销时,还会打电火花。直流输电的问题同电火花一样,当电 流大到一定程度时,这个电火花是无法熄灭的,我们称之为“电弧”。对于交流电 而言,电流会改变方向,因而有电流过零的时刻,利用这个小电流时间点,我们可 以通过灭弧装置切断线路电流。但直流电流方向不会改变,没有这个过零点,我们 想要灭弧就难了。
边的磁场变化,感应到副边升压或降 压的。磁场变化的频率越慢,感应是越弱的,极端情况就是直流,根本没有感应 ,所以频率太低了不行。当然,太高了也会有漏磁太多的问题。 二是用电设备功率问题。既要求个头小,有要求输出功率大,只有一个办法 ——提高转速。n=60f/p
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殖民地国家主要依附宗主国或制造商的选择 以巴西为例,该国一开始兼有50 Hz和60 Hz。1938年,巴西试图通过立法,用8 年时间将频率统一到50 Hz。 但这项计划最后没有成功,因为多数发达地区都采用60 Hz。20世纪60年代,巴 西重新启用60 Hz的频率标准。
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频率过高
一是线路和设备的损耗增加。 输电线路、变电设备、用电设备,都是有电抗的,电抗与频率成正比,频率越 高,电抗越大,消耗的无功就越大,能传递的有功功率就越少。目前50Hz输电线路 的电抗约0.4欧姆,约是电阻的10倍,如果提高到400Hz,那电抗将是3.2欧姆,约是 电阻的80倍。对于高压输电线路,降低电抗是提高输电功率的关键。与电抗相对应 的还有容抗,容抗和频率成反比,频率越高,容抗越小,线路的泄漏电流越大。
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影响
3、50Hz OR 60Hz,对于日常生活影响并不大 50 Hz与60 Hz,成就了现有交流电的基本格局。 对于平常百姓,频率标准是否统一其实并不重要,甚至看似无关紧 要。一般而言,110V供电系统采用60 Hz标准,220V供电系统采用 50 Hz标准。50 Hz与60 Hz,技术上难分伯仲,大多数家用电器也 能混用。 我国60~70年代,汽轮机叶片断裂的事是经常发生的,其罪 魁祸首就是频率偏差。当时由于电力严重短缺,电网长时间低频率 运行(经常低到48 Hz),汽轮机的转速、振动都是按照50 Hz设计的 。长时间偏差运行,除降低效率,还带来加速疲劳等问题,造成叶 片断裂。对电力系统运行而言,最严重的事故莫过于频率崩溃,造 成大面积停电。 由于电力系统的地域性,似乎也没有统一成一种标准的动力, 而且要从一种标准变更到另一种标准,其难度是难以想象的。 但是,对于电力行业自身,频率的重要性便是不言自明的。因为, 将电能转变成动能的设备,它的输出功率是与频率的高低正相关的 (因种类不同从1次幂到4次幂不等)。 在制造技术、控制技术、信息技术日新月异的今天,变频技术 的节能效果、双频技术对影像效果的改良,新能源发电技术的发展 ,频率的现行标准还会不会一成不变,明天的频率会是多少?
二是发电机转速过快。现在的发电机组基本是单级机,也就是一对磁极。为 了发出50Hz的电,转子每分钟转速要达到3000转。咱们的汽车发动机转速达到 3000转时,就能明显感觉引擎在振动作响了,转到六七千转时,你会觉得发动机 要跳出引擎盖。小小的汽车发动机尚且如此,更何况是一个重达百吨的实心铁疙 瘩转子与汽轮机,也因此发电厂的噪音都很大。一个重达百吨的钢转子每分钟转 3000转谈何容易,如果频率再高三四倍,估计发电机能飞出厂房了。 如此重的转子具有相当大的惯性,这也是电力系统被称为惯性系统,能保持 安全稳定运行的前提。同样也是为什么风电和太阳能这种间歇性电源对传统电源 提出挑战的原因。因为风光变化很快,但几十吨重的转子由于巨大的惯性,要减 少出力或增加出力的速度很慢(爬坡率的概念),跟不上风电和光伏发电的变化,所 以有时不得不弃风和弃光。另外,光伏电池不是旋转设备,即非惯性系统,大量 接入后,降低了电力系统的惯性,这也会对安全稳定运行造成影响。
欧洲历时40余年推行50 Hz标准 德国电机和变压器生产商VDE公司推荐25 Hz和50 Hz两项标准,到1914年放弃了 25Hz,全力推动50 Hz。 同时,爱迪生德国公司设立的AEG公司19世纪末首次建造德国的发电设施,采用 50Hz,之后依托其垂直垄断力,携手在欧洲推行50 Hz标准,历时40余年,直到二 战之后才真正形成。 美国西屋公司强推60 Hz标准 兼有制造和运行交流供电技术优势的西屋公司,在1890年后力推60 Hz的较高频率 的标准(相对25 Hz低频交流的频率标准),在美国系统沿用至今。 1893年,美国GE公司曾计划按照其爱迪生系的频率标准在加州部分供电系统采用 50 Hz。但迫于竞争压力,最终(1948)屈从于西屋的60 Hz标准
波形
可靠性
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电网频率
国标波动等级规定如下: 频率等级 A级 ≤±0.05Hz B级 ≤±0.5Hz C级 ≤±1Hz 《供电营业规则》第五十三条 在电力系统正常状况下,供 电频率的允许偏差为: 1、电网装机容量在300万千瓦及以上的,为±0.2赫兹; 2、电网装机容量在300万千瓦以下的,为±0.5赫兹。 3、在电力系统非正常状况下,供电频率允许偏差不应超过 ±1.0赫兹。
为什么?
供电系统有史以来究竟出现多少种频率恐怕难以说清。 据有限的文献记载,除航空器外,历史上出现过的交流 电网频率高的有133.3Hz(双极8000转),低的有16.6Hz( 双极1000转),千差万别。 交流电网频率从凌乱到趋同,是电力工业发展历程的重 要一章。最后选取50 Hz(或60 Hz)作为频率标准是受到 多种因素影响,有技术层面的,更有商业竞争上的原因 。这些还必须放到当时的历史背景下展开讨论。
其它原因 日本有两个频率,关东是50赫兹,关西是60赫兹!很简单,日本人向老外学发 电时,关东人跟欧洲人学,买50赫兹的发电机,而关西人则跟美国人学,买60 赫兹的发电机!
还有,电网频率的差异取决于人们的计算习惯,美洲的大规模发电较早,当时 的计算工具主要是英制(12进制)计算尺,为便于计算,用60Hz,稍晚一点 的规模电网都用10进制数据,50Hz更方便些。
总结,频率不能太低的原因:变压器能效率高,电动机可以个头小功率大。频率 不能太高的原因:线路和设备可以损耗小,发电机转速不必过高。
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技术因素
1、诸多技术元素左右着频率的选择 影响交流电网频率选择的因素复杂化是根本,但主要集中在用电设施、输变电设施 和原动机方面。
决定因素1:负荷特性 以供照明负荷为主的电网趋于选择较高的频率,白炽灯在40 Hz下就存在明显的闪烁。以供感应电机 负荷为主的电网趋于选择较低的频率(目前有些电力机车供电系统还采用25 Hz,通过换流器与大电网 连接)。 在19世纪末20世纪初的制造条件下,可以生产在50Hz系统能够运转良好的电机,却难以造出在8000 转系统运行的感应电机。因此,对于兼有多种负荷的系统,折中不失为现实方案。比如,建于1895年 的英国考文垂的单相电力系统的频率就选取87 Hz,一直沿用至1906年。 决定因素2:输变电设施 从变电设施的角度趋于选择较高的频率,有利于减少变压器的体积和材料,这也是为什么飞机现在依 然普遍采用400 Hz供电系统的主要原因,减轻重量是飞行器制造的首选目标。 但从输电的角度,尤其是长距离输电,则倾向于选择较低的频率,频率越低,线路的阻抗也越低,输 电损耗就越少,仅此而言,直流输电有其优越性,兼顾两方面的特性,也需要寻求平衡。 其他技术上的影响因素 当然,技术上的影响因素还有很多。比如,由于频率低的系统同步并网的难度较小,在早期电网运行 水平落后的情况下,容易受到运行者青睐。 另外,还有同步电钟的问题,60进制有其优越性。当然后来也有交流噪音等问题。
延伸思考:铁轨的宽度的由来。
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司空见惯的现实背后,往往存在 着不为人知的故事。能够对现有的存 在产生疑问与思考,是学者的一种可 贵品质。
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THANKS
站用交直流一体化电源系统技术规范 Q/GDW 576—2010
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电网频率大小
欧洲、非洲、澳洲、南美洲的南部、亚洲的大部分区域、 日本东部及俄国,这些地区的交流电频率都是50 Hz (接近于科学音调记号法下的音符G1,是低三个八度的 G);而北美洲、南美洲的北部、日本西部及台湾,这 些地区都使用60Hz交流电(大约在音符B♭1与B1之间)。
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晨会分享
2015.4.13
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电压
频率
电网电能质量
交流电网的频率,是电能质量的重要标志之一,直接关系许多电能驱动设备的产品质量,如 纺织业、电子业、航空航天业等;也是电网调度赖以控制电力系统运行的核心参数,比如调峰 调频和互联网的区域控制误差(ACE)。
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商业竞争
2、最终标准(50Hz/60Hz)并非技术上的最有频率 技术分析表明,根据20世纪上半叶的实践情况,40 Hz可能是最好的选择,也确实有很多 系统采用了40 Hz。 •德国早期的劳芬--法兰克福联网系统采用的是40 Hz(1891年,输电距离长达175公里) • 英格兰东北部电网在20世纪20年代成立英国国家电网之前也一直使用40 Hz •意大利也是使用40 Hz系列(42 Hz) •匈牙利也是接近使用40 Hz(412/3 Hz) 但该频率最终没能成为标准,显然技术不是唯一的原因。设备制造商和电网经营者起到了 决定性的的作用。
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